基于trnsys的遵义某高校地源热泵系统运行模拟分析

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1、基于TRNSYS的遵义某高校地源热泵系统运行模拟分析1绪论1.1课题提出的背景和意义随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，能源危机和环境污染问题也愈发突出。中国人口众多，能源资源相对匾乏。中国自然资源总量排世界第七，能源资源总量居世界第三位，但中国人均能源资源占有量不到世界平均水平的一半，石油仅为十分之一。而另一方面，在发展经济的过程中，由于对能源的利用不合理，造成了大量的能源浪费和环境污染，雾霾、酸雨污染、温室效应以及臭氧层破环等已成为制约我国经济稳定发展的重要环境因素。尤其是近几年爆发的雾霾，对环境

2、和人们的健康构成了严重的威胁。环境与能源问题的背后，是中国每年大规模的能源消耗。随着居民生活水平的提高，建筑的供暖和空调已经成为普遍的需求。在发达国家中，供暖和空调的能耗可占到社会总能耗的25~33%[1]。北方一般以燃煤锅炉解决冬季取暖问题，南方一般采用以自来水或环境空气为冷源的制冷机组来解决夏季制冷问题，这些常规能源利用技术都会对环境产生很大的危害。随着可持续发展理念的深入和人们环保意识的提高，环保和节能已成为建筑空调发展的首要研究问题。世界各国能源利用的结构都正在改变，从直接燃煤、燃油取暖过渡到使用

3、天然气及电等清洁能源。但是，天然气和石油、煤都是不可再生能源；电取暖虽然清洁，但能效比不高，从可持续发展的角度看，利用可再生能源及提高能源利用效率是降低建筑能耗的根本途径[2]。地源热泵就是能有效节约能源、减少大气污染和二氧化碳排放的供热和空调新技术。作为一种非常节能的新技术，进入21世纪以来，地源热泵在我们国家得到了非常广泛、迅速的发展，但是这种技术在发展的过程中遇到了很多的问题，这些问题直接制约了地源热泵技术的推广。山东建筑大学方肇洪教授对国内的地源热泵项目给出粗略的判断是1/3项目成功、1/3凑合、

4、1/3失败。地源热泵是以大地作为能量的蓄存体，在近几十年的工程应用中，产生了很多的问题，其中一个重要的问题是地埋管换热器布置范围内的土壤热失衡问题，它已经引起了各方面专家、学者对此技术长期运行效果越来越多的担心[3,4]。土壤的热平衡主要根据地下温度场的变化得到，因此地下温度场变化的研究是整个地源热泵课题研究的一个重要方面。.........1.2地源热泵简介地源热泵（ground-sourceheatpump，GSHP）是利用地球表面浅层土壤或水源中的地热能作为热源(或冷源)，冬季通过热泵机组将地热能传

5、递转移到需供暖的建筑物内，夏季通过热泵机组将建筑物内的热量转移到土壤或水源中，从而实现冬季供暖、夏季制冷。地源热泵作为高效节能绿色的空调技术，是目前效率最高的供暖制冷系统之一[7]。它的供暖效率比其他供暖系统高50%~70%，而制冷效率比其他空调系统高20%~40%[8]。地源热泵还具有耐久可靠、噪音低、能提高房间舒适度的优点，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的新型空调系统，即可供暖、制冷，又能够提供生活热水。按其冷热源的不同，地源热泵系统可以分为：土壤源热泵(groundheatexchanger

6、heatpump）、地下水地源热泵(groundp）、地表水地源热泵（surface-p）。在土壤源热泵得到发展以前，欧美国家最常用的地源热泵系统是地下水热泵系统。一般的系统形式是采用水-水板式换热器，一侧走地下水，一侧走热泵机组冷却水。早期的地下水系统采用的是单井系统，即地下水经过板式换热器后直接排放。这样做，极大地浪费了地下水资源，同时容易造成地层坍塌，引起地质灾害。后来产生了双井系统，一个井抽水，一个井回灌，在取水的同时向地下含水层补水。但是在回灌的过程中容易堵塞管井，造成无法回灌，同时水的利用过程

7、中也会伴随着水质的污染和浪费。地下水热泵系统在应用的过程中也受到了很多限制。由于要使用地下水作为冷热源，项目所在地必须有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件；其次，拟打井区域的地质结构需适合打井，避免钻井过程中出现塌井、溶洞等问题；然后，地下水的水位高度、水质必须符合要求，水位高度过低会增加打井费用，水质不符合要求也会产生额外的水处理费用甚至影响设备正常运行。因此在决定采用地下水热泵系统之前，一定要做详细的水文地质调查，先打勘测井，以获取地下温度、地下水深度、水质和出水量等数据。........2土壤温度特

8、性的研究2.1岩土热响应试验岩土热响应试验的目的主要是获取土壤热物性参数，本次测试中，测试系统主要设备由可调功率加热器（调节范围：0.7k范围内的土壤，温度随地表气象条件的短期变化非常明显；恒温区指深度在20~30m的土壤，温度几乎不受外界因素影响，略高于年平均空气温度；深层区是深度在30~150m范围内的土壤，其温度呈线性增加趋势。在不考虑年周期温度波作用的情况下，岩土原始温度分布可按下列公式计算[2]。从图上可以看出，随着